Indicatori di prestazion

Secondo la definizione del progetto SPIN, gli indicatori di performance sono un buon metodo per visualizzare il funzionamento del sistema e per aiutare a comprendere l’interazione dei suoi componenti. Questa definizione, tuttavia, è più ampia del necessario e sembra interferire con alcuni termini utilizzati da altri per altri scopi. Per questo motivo la definizione utilizzata è più restrittiva ed è la seguente:

Un indicatore di performance è una quantità, calcolabile per mezzo di modelli appropriati, che fornisce una misura delle prestazioni di un componente del sistema, di più componenti o dell’intero sistema.

Gli indicatori non hanno bisogno di valori di riferimento o criteri tecnici e sono utili per:  l’ottimizzazione del sistema di smaltimento;

 confrontare le differenti opzioni;

 migliorare la comprensione del ruolo svolto dai diversi componenti del sistema;

 la comunicazione delle prestazioni dei vari componenti agli esperti e al pubblico in generale.

Gli indicatori di sicurezza sono un buon metodo per valutare il livello di sicurezza del sistema globale, ma non forniscono informazioni su come il sistema lavora e su com’è raggiunto il livello di sicurezza. Questa informazione, tuttavia, è molto importante per rafforzare la fiducia nel SAFETY

CASE. Per gli esperti è essenziale comprendere come le differenti barriere lavorano insieme per

contenere i radionuclidi all’interno del deposito e ciò è possibile mediante l’utilizzo degli indicatori di performance. Essi sono in genere le concentrazioni o i flussi di radionuclidi in o tra specifiche parti del sistema di deposito, il quale è suddiviso in più compartimenti. La struttura a compartimenti è molto utile per dimostrare il funzionamento dei vari componenti del deposito poiché è possibile calcolare e confrontare gli indicatori in ogni zona.

65 I compartimenti possono essere: sottosistemi naturali (geosfera, biosfera), componenti ingegneristici (contenitori e barriere)e le fasi fisicamente indipendenti nelle specifiche regioni (acqua attorno ai contenitori o precipitato). Spesso è utile considerare compartimenti che al loro interno ne contengono altri, ad esempio il compartimento del contenitore che contiene altri tre compartimenti,ovvero la matrice dei rifiuti, l’acqua attorno ai contenitori, (che può contenere i radionuclidi in soluzione) e il precipitato. Si considera tale compartimento in quanto, i radionuclidi rilasciati dal contenitore danneggiato possono andare in soluzione oppure precipitare, in base ai limiti di solubilità che presentano.

Quando si progetta la struttura a compartimenti per uno specifico sistema di deposito, si deve effettuare una distinzione tra i processi che avvengono nei compartimenti e quelli che avvengono

tra i compartimenti, perché in base a ciò si possono considerare strutture diverse.

Nel progetto SPIN sono considerati soltanto i sistemi di deposito realizzati in formazioni granitiche e si assume che tutti i contenitori siano identici. Con tale assunzione si definisce un solo compartimento del contenitore, formato dalla matrice dei rifiuti, dall’acqua circostante e dal precipitato. Il compartimento del contenitore è circondato da un “buffer” di bentonite e da una zona EDZ (Excavation Damaged Zone) che rappresenta la galleria di smaltimento. Questi compartimenti insieme rappresentano il campo vicino,circondato poi dalla geosfera e infine dalla biosfera.

Per i sistemi di deposito realizzati in formazioni di argilla, si può utilizzare una struttura a

compartimenti simile a quella descritta per formazioni granitiche, con la sola differenza che il compartimento del contenitore è direttamente seguito dalla geosfera, poiché non ha senso distinguere la bentonite e la formazione di argilla circostante.

I sistemi di deposito realizzati in Germania, in formazioni di sale, richiedono normalmente una

struttura differente di quella a compartimenti concentrici, poiché i differenti tipi di rifiuti sono collocati in diverse parti della miniera. Per tale motivo, è più adatto prendere in considerazione una struttura a compartimenti paralleli. Essa contiene due compartimenti riguardanti il combustibile esaurito (Spent Fuel, SF), un compartimento per rifiuti HLW (High Level Waste) e un compartimento per rifiuti ILW (Intermediate Level Waste).

Ognuno di questi compartimenti è suddiviso in: forme di rifiuti (wasteform);

contenitori;

gallerie di smaltimento;

pozzi profondi 300 m dove sono collocati i rifiuti.

Due ulteriori compartimenti sono il “centralfield” ovvero l’area centrale e le rocce sovrastanti. Nelle figure 2.2 e 2.3 sono rappresentate le due tipologie di strutture a compartimenti, quella a compartimenti concentrici, per le formazioni granitiche, analizzata nel progetto SPIN e quella a compartimenti paralleli, per le formazioni di sale, utilizzata in Germania.

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Fig. 2.2 Struttura a compartimenti del progetto SPIN (formazioni rocciose granitiche)

Fig. 2.3 Struttura a compartimenti del progetto SPIN (formazioni evaporitiche)

Gli indicatori di performance utilizzati nel progetto SPIN, per mostrare i differenti aspetti del funzionamento dei singoli comparti e per valutare le prestazioni delle barriere del sistema, sono:

Inventari all’interno dei compartimenti:Lo sviluppo nel tempo degli inventari, nei differenti compartimenti, mostra dove si trovano i radionuclidi in ogni istante di tempo. Gli inventari sono calcolati: nei rifiuti all’interno dei contenitori, nel precipitato, nel materiale di buffer, nella geosfera e nella biosfera (fig. 2).Questo indicatore è di facile comprensione e consente di valutare la capacità di ritenzione dei radionuclidi da parte delle barriere. Se calcolato per il compartimento della biosfera, esso può raggiungere valori piuttosto elevati, conseguentemente al fatto che con biosfera s’intende tutto ciò che si trova al di fuori della geosfera. Complessivamente questo è un indicatore utile per mostrare il funzionamento del sistema riguardo all’accumulo di radionuclidi in specifiche parti di esso.

Inventari al di fuori dei compartimenti: Questo indicatore è simile al precedente ed è utilizzato per mostrare le prestazioni combinate di tutte le barriere, evidenziando soprattutto quelle che sono inefficaci.

67 Concentrazioni nei compartimenti:Il calcolo delle concentrazioni ha senso soltanto nei compartimenti dov’è presente l’acqua, quindi si effettua nell’acqua intorno ai contenitori e nell’acqua della biosfera (fig.2.2). Dal confronto tra le due concentrazioni è evidenziata la diluizione dei radionuclidi e quindi la diminuzione di concentrazione nei vari compartimenti del sistema di smaltimento. Si tratta di un indicatore che quantifica direttamente la funzione di sicurezza “dispersion and dilution”. Lo sviluppo nel tempo di questo indicatore può essere illustrativo, ma a volte difficile da interpretare, perché non vi è normalmente un tempo di ritardo tra le curve.

Flussi dai compartimenti: Lo sviluppo nel tempo dei flussi tra compartimenti adiacenti mostra come i radionuclidi si muovono all’interno del deposito. I flussi sono calcolati: dai rifiuti, dai contenitori, dal campo vicino e dalla geosfera (fig.2.2). Questo indicatore è utile per mostrare i tassi di rilascio, decrescenti compartimento dopo compartimento, fornendo un’indicazione diretta della funzionalità delle barriere di ogni compartimento e dell’intero sistema.

Flussi integrati nel tempo dai compartimenti: Questo indicatore è ottenuto integrando nel tempo i flussi provenienti dai compartimenti. Tale operazione si traduce graficamente in curve di tempo che possono solo crescere e raggiungere un valore costante. Tale valore, se normalizzato rispetto all’inventario iniziale dei compartimenti, mostra la quantità di radionuclidi che sono stati trattenuti o che sono decaduti in ogni compartimento, fornendo un’indicazione diretta della capacità di ritenzione di ogni singolo compartimento. Esso quantifica la funzione di sicurezza “delay and decay”.

Tempi di trasporto attraverso i compartimenti: Può essere indicativo calcolare i tempi di trasporto dei differenti radionuclidi attraverso i compartimenti e confrontarli con i rispettivi tempi di dimezzamento. A causa degli effetti di dispersione, tuttavia, il calcolo di tale indicatore può non essere semplice e richiedere sistemi di calcolo sofisticati e ben definiti nei modelli.

Misura dei rifiuti non totalmente isolati: Questo indicatore è stato specificatamente introdotto nel progetto SPIN per quantificare la funzione di sicurezza “isolamento e contenimento”. Normalmente, una gran parte dell’inventario iniziale è trattenuto o decade all’interno del deposito, senza mai raggiungere l’ambiente esterno. Il potenziale d’isolamento dell’intero sistema può essere illustrato chiaramente dividendo l’inventario rilasciato per l’inventario iniziale.

68 2.3.2.5 SUPPORTO DEL “SAFETY CASE” MEDIANTE GLI INDICATORI

Ogni indicatore di sicurezza che si utilizza nel SAFETY CASE deve essere definito da una dichiarazione di sicurezza (safety statement), basata su un aspetto di sicurezza (safety aspect) individuato in precedenza. Tali aspetti di sicurezza sono basati su almeno uno dei due principali problemi della sicurezza (safety concerns): la “tutela della salute umana” e la “tutela

dell’ambiente”.

Una dichiarazione di sicurezza potrebbe essere ad esempio: “Tutti gli effetti biologici su un essere umano, dovuti all’incorporazione dei radionuclidi rilasciati da un deposito, devono rimanere così contenuti da non avere alcun impatto sulla salute umana”. Il corrispondente aspetto di sicurezza è la salute umana.

Per una dichiarazione di sicurezza completa è necessario:

 effettuare una misura numerica che permetta di calcolare gli effetti biologici provocati dall’incorporazione dei radionuclidi;

 individuare un valore di riferimento per definire un livello di sicurezza.

Spesso si utilizza come misura l’effettiva dose annua assorbita (dose rate) e come valore di riferimento il limite nazionale imposto. A questo punto l’indicatore di sicurezza è teoricamente fissato e definito.

La misura numerica necessaria per l’utilizzo di un indicatore di sicurezza a supporto del SAFETY

CASE è effettuata per mezzo di un modello di Performance Assessments, PA, riferito al

corrispondente sistema di deposito. Il modello di PA consente il calcolo della migrazione dei radionuclidi da un deposito basandosi su un progetto di riferimento e sulla descrizione del sito geologico. Una volta confrontato il risultato proveniente dal modello di PA con il valore di riferimento dell’indicatore di sicurezza, la determinazione dell’indicatore di sicurezza è completa e può essere aggiunta al SAFETY CASE.

Gli indicatori di performance non sono basati su una dichiarazione di sicurezza bensì sono una parte del modello della valutazione di sicurezza. Per ogni indicatore di performance è necessario definire una struttura a compartimenti, scelta in base a diverse condizioni, quali la formazione rocciosa ospitante il deposito ola quantità calcolata (attività, concentrazione, flusso ecc.). Se si utilizzano più indicatori di performance all’interno di uno studio, la struttura a compartimenti scelta dovrebbe essere la stessa, o al limite il più simile possibile, al fine di consentire un confronto dei risultati.

Gli indicatori di performance sono molto importanti per la comprensione dei processi modellati mediante la PA e possono essere utilizzati per l’ottimizzazione del sistema di deposito. Non tutti gli indicatori di performance utilizzati sono aggiunti al SAFETY CASE, ma la maggior parte fornisce informazioni importanti per incrementare la fiducia nella sicurezza di un sistema di deposito geologico.

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